2012年以來新疆于田強震前震序列的時空演化模式

閆坤， 王偉君， 馮磊， 彭菲， 寇華東， 袁愛璟， 付廣裕

1 中國地震局地球物理研究所， 北京 100081 2 中國地震局地震預(yù)測研究所， 北京 100036 3 新疆維吾爾自治區(qū)地震局， 烏魯木齊 830011 4 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)， 北京 100083

0 引言

前震現(xiàn)象在全球板塊邊界、板內(nèi)斷裂等活動構(gòu)造帶中廣泛存在(Jones, 1984; Dodge et al., 1995; Marzocchi and Zhuang, 2011; Guilhem and Nadeau, 2012; Kato et al.,2012; Ruiz et al., 2014; Schurr et al., 2014; Huang et al., 2020).據(jù)統(tǒng)計，在1966—1996年間中國大陸發(fā)生的強震中，約5%具有前震(Chen et al., 1999).強震前的地震活動性圖像，如前震(foreshock)，震前平靜(preseismic quiescence)、前兆性震群(precursory swarms)和地震空區(qū)(gap/doughnut patterns)，可以為斷層帶的應(yīng)力狀態(tài)或地震預(yù)測提供一些重要的線索(Kanamori, 1981).

研究前震時-空演化規(guī)律有助于提高我們對地震發(fā)生機理的認識(Gomberg, 2018).目前普遍認為地震成核可能存在斷層預(yù)滑(Dodge et al., 1996；Bouchon et al., 2011；Kato et al., 2012, 2016)、級聯(lián)觸發(fā)(Helmstetter and Sornette, 2003；Marzocchi and Zhuang, 2011；Ellsworth and Bulut, 2018；Yoon et al., 2019)或兩種機制綜合驅(qū)動(McLaskey, 2019; Yao et al., 2020)三種模式.除了巖石實驗(Latour et al., 2013; McLaskey, 2019)、數(shù)值模擬(Dieterich, 1992; Noda et al., 2013; Kazemian et al., 2015)、統(tǒng)計學(xué)分析(Kamogawa et al., 2019)以及地表連續(xù)GPS觀測(Ruiz et al., 2017; Radiguet et al., 2016; Socquet et al., 2017)等手段，通過追蹤前震的時-空演化能夠獲得臨震前巖石破裂和應(yīng)力狀態(tài)等重要信息，是探究地震成核過程的關(guān)鍵.

研究前震活動規(guī)律需要完整的地震目錄和較高的定位精度(Sánchez-Reyes et al., 2021; Mignan, 2014)，稀疏的地震監(jiān)測臺網(wǎng)成為前震研究的主要障礙.依賴人工識別震相的檢測方法在低信噪比的情況下容易遺漏地震，而基于波形相關(guān)的模板匹配法(Shelly et al., 2007; Peng and Zhao, 2009)能夠自動化對地震進行檢測，降低人為因素影響，顯著提高目錄的完整性，從而更好地展現(xiàn)前震活動的遷移規(guī)律(如Bouchon et al.,2011; Kato et al., 2012; Walter et al., 2015; Huang et al., 2020)，獲得更準確的地震活動性參數(shù)(Huang et al., 2020)

自1997年以來，巴顏喀拉塊體周緣強震頻發(fā)，陸續(xù)發(fā)生了1997年瑪尼M7.5、2001年昆侖山口西M8.1、2008年于田M7.3、2008年汶川M8.0、2010年玉樹M7.1、2013年廬山M7.0、2017年九寨溝M6.6以及2021年瑪多M7.4等地震(圖1a)，為強震過程研究提供了豐富的震例.特別是巴顏喀拉塊體西邊界的于田地區(qū)相繼出現(xiàn)4次6級以上的地震(其中2008年和2014年為7.3級地震)，反映出巴顏喀拉塊體西部正在進行強烈的應(yīng)力加載和調(diào)整.

圖1 研究區(qū)概況

近些年來于田幾次強震活動總體上分布在阿爾金斷裂西南尾端弧形過渡帶中.全長約2000 km的阿爾金斷裂是調(diào)節(jié)印度板塊向北擠壓應(yīng)變(Li et al., 2016)的一條大型左旋走滑斷裂，其東部滑動速率約20 mm·a-1，西端滑動速率約30 mm·a-1(Tapponnier et al., 2001).于田西部區(qū)域在拉張變形作用下NE向走滑斷裂逐漸演化為帚狀排布的多條NEE左旋走滑羽列狀分支斷裂，包括北部的康西瓦斷裂，南部的阿什庫勒斷裂和硝爾庫勒斷裂等，并由SN方向上的正斷層連接，形成了硝爾庫勒、南硝爾庫勒和東瓊木孜塔格等活躍的拉分盆地(徐錫偉等，2011；宋春燕等，2015；李海兵等, 2015; 武艷強等，2020; 袁兆德等，2021).在這些拉分盆地及其周緣容易閉鎖并累積應(yīng)變，從而孕生破壞性地震(宋春燕等, 2015).

2008年于田M7.3地震開啟了阿爾金斷裂西端一系列強震的序幕，這些地震都有比較明顯的前震活動，如2014年于田M7.3地震前有一次M5.4前震，2020年于田M6.4地震前有M4.7前震，可以為地震成核過程研究提供難得的資料.但是當(dāng)?shù)氐卣鸨O(jiān)測臺網(wǎng)稀疏，初始目錄中的前震活動較不完備，難以刻畫出其時-空遷移特征以及與主震的關(guān)聯(lián).因此，本研究將通過波形模板匹配技術(shù)和單臺定位方法，完善該地區(qū)的地震目錄和定位，再以此為基礎(chǔ)，深入分析2012年以來3次強震序列的時-空遷移規(guī)律，探討該區(qū)域的強震發(fā)生模式.

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)

本文以2012年以來于田三次強震的震源區(qū)為研究區(qū)(35.5°N—37°N，82.1°E—83.4°E)；該區(qū)域地震臺站稀疏，最近的于田臺從2008年下半年才開始正式運行，是2014年于田M7.3主震150 km范圍內(nèi)唯一的固定臺站(圖1).該臺站為三分量寬頻地震儀，采樣率為100 Hz，于2012年8月27日對儀器的南北方位進行了重新標(biāo)定，標(biāo)定前有-3.1°的誤差，校正后誤差小于0.1°.由于臺網(wǎng)稀疏，很多小震(特別是前震)無法用常規(guī)方法進行檢測或定位，因此考慮只利用于田臺進行事件波形模板匹配檢測和單臺定位；重新檢測的時間為2011年6月1日—2020年12月31日.

1.2 微震波形模板匹配檢測

數(shù)據(jù)處理和檢測流程參照Wang等(2015).從2012至2020年2月中國地震臺網(wǎng)的697個地震目錄中，選擇P波信噪比≥4的事件制作波形模板.對模板和連續(xù)波形進行1～8 Hz帶通濾波后，用模板P波和S波到時前1 s至后4 s的波形分別與一天長度的連續(xù)波形垂直分量和水平分量計算相關(guān)系數(shù)，并逆推至發(fā)震起始點進行三分量相關(guān)系數(shù)的疊加；然后以0.01 s為步長，滑動計算得到一天長度的互相關(guān)曲線，從中計算絕對偏差中位數(shù)(MAD).

單臺檢測受隨機噪聲干擾影響較大，為了降低誤檢率，需要提高檢測閾值標(biāo)準；但過高的閾值，會降低地震的檢出率.經(jīng)過測試，我們采用17倍MAD為閾值.由于震中距較大，地震尾波較長，為了避免重復(fù)檢測，我們設(shè)置緊臨事件的時間間隔要大于等于6 s.新檢測事件的位置和模板相同，其震級通過新事件與模板之間的最大振幅對數(shù)比確定：

(1)

其中M、M0分別表示待測事件與模板事件的震級；A、A0分別為待測事件與模板事件的最大震振幅.

全部新檢測的事件波形將被截取出來進一步做目視檢查，并將其中誤判為地震事件的瞬態(tài)噪聲或儀器標(biāo)定脈沖信號剔除，保證結(jié)果的可靠性.

完成檢測后，對地震目錄事件波形進行互相關(guān)分析，評估其相似性并進行分類.流程為首先截取地震事件P波后20 s長度的垂直向波形，進行1～8 Hz帶通濾波后再計算互相關(guān)矩陣.根據(jù)最小距離層次聚類算法(single linkage, Thompson et al., 2017)生成平均相關(guān)系數(shù)的分層聚類樹，最后用0.9和0.95閾值對事件分組.此外，人工讀取P波S波到時，約束發(fā)震位置.其中波形相似度大于0.95，S-P波相對到時差小于0.1 s的地震對認為是相似地震.

1.3b值計算

b值大小與應(yīng)力狀態(tài)關(guān)系密切，通常應(yīng)力的集中會導(dǎo)致b值下降(Spada et al., 2013; Scholz, 2015)，因此可用于評估孕震斷層的應(yīng)力狀態(tài).地震目錄完備性對b值計算有一定的影響(Zhou et al., 2018)，相對完備的新檢測地震目錄能夠更可靠地獲得b值動態(tài)變化.我們從2011年6月1日開始，以250個事件作為計算窗口，10個事件為滑動步長，計算b值曲線(Gulia and Wiemer, 2019).為計算每個窗口的b值，先用最大曲率法計算出完備震級，統(tǒng)計大于完備震級的事件，如滿足50個以上事件，則用最大似然法(Aki, 1965)計算：

(2)

其中Mc為最小完備震級，Ma為大于完備震級地震的平均震級，由于震級不是連續(xù)的，其最小寬度Δ為0.1，上式對震級的非連續(xù)性進行了校正.b值標(biāo)準偏差為(Wiemer, 2001)

(3)

其中M為樣本地震震級，Mmean表示平均震級，var表示方差.

1.4 事件單臺定位

由于研究區(qū)臺站分布稀疏而且臺站距離震源超過100 km，信噪比低，可拾取的震相數(shù)據(jù)有限，很多地震無法用常規(guī)定位方法確定地震位置.這種情況下，可以利用單臺三分量波形，通過計算地震波入射的背方位角和S-P到時差，單臺確定地震位置.由于離震中最近的臺站接收到的地震波形質(zhì)量相對較高，單臺定位可以獲得更多的地震定位；盡管難以約束深度信息，但足于辨別出地震在平面空間的相對位置，有利于識別地震的空間遷移特征.

于田臺離震源區(qū)最近，有大量事件的波形能夠可靠地獲得S-P到時差和地震背方位角.事件到臺站的距離L可以用下式估算：

L=(tS-tP)·VP(VP/VS-1)，

(4)

其中tP、tS分別為P波和S波走時；VP、VS分別為P波和S波速度.

震源區(qū)附近的人工地震測深結(jié)果(李秋生等，2001)將地殼速度結(jié)構(gòu)分為6層，每層的頂界面深度分別是0、12、20、30、40、59 km，對應(yīng)的層速度分別為5.4、6.0、6.3、6.6、6.9、8.1 km·s-1.根據(jù)附近臺站的接收函數(shù)h-k掃描結(jié)果，這個區(qū)域S/P波速比為1.73(劉文學(xué)等，2011).因為于田地震主要分布在15 km以上(房立華等, 2015; 羅鈞等, 2021)，地表至地下20 km的平均VP為5.48 km·s-1，因此L=7.507×(tS-tP).深度對震中距有一定的影響，但震中距越大，其影響越小.在70 km震中距，10 km深度差異導(dǎo)致的震中距誤差約為0.8 km，而該地區(qū)雙差定位方法的水平誤差約0.8 km(房立華等, 2015)，貝葉斯絕對定位誤差約1.2 km(張廣偉等, 2014).

背方位角主要通過入射P波進行估算.估算方法有多種，本文主要使用協(xié)方差矩陣偏振分析方法(Vidale, 1986).將三分量波形旋轉(zhuǎn)后，其徑向u(t)、切向v(t)和垂向w(t)組成的協(xié)方差矩陣C(t)，代表了地震波在三維空間上的能量分布：

(5)

其特征方程為

(6)

λi為特征方程的解.調(diào)整特征向量(xi,yi,zi)在三維特征空間中的方向α(0°～180°)，當(dāng)特征向量實部的長度X(下式)達到最大時，該方向的極性也最大.

(7)

x0、y0表示特征值λ0最大時特征向量(x0,y0,z0)的水平元素，cisα代表cosα+isinα，Re為向量實部.地震事件的背方位角Φ如下：

(8)

協(xié)方差矩陣偏振分析方法自由參數(shù)只有計算偏振的滑動時間窗長，在本研究中設(shè)為4 s.為保證結(jié)果的穩(wěn)定性，我們首先對事件三分量事件波形做0.01～8 Hz濾波，然后自P波初至?xí)r刻起以0.01 s步長滑動進行極性分析，取前10個結(jié)果的平均值作為該事件的背方位角.波形信噪比對計算結(jié)果的穩(wěn)定性會有一定的影響(圖2)，我們?nèi)波前1～2 s和P波后0.5～2.5 s時間窗計算信噪比，重點分析信噪比大于5的事件.圖2也對比給出了三分量波形短時互相關(guān)方法(Roberts et al., 1989)的計算結(jié)果，可見偏振分析方法得到的背方位角結(jié)果一致性更高.由三分量波形計算背方位角存在180°的不確定性，但考慮到于田2012年以來三次強震序列基本上發(fā)生在于田臺的東側(cè)(圖1b)，大于180°的背方位角應(yīng)該投影回東側(cè).

圖2 不同方法計算的背方位角結(jié)果

2 結(jié)果

2.1 微震檢測結(jié)果

對0級以上檢測事件進行復(fù)檢并剔除誤檢測后，最終獲得了2011年6月—2020年12月研究區(qū)內(nèi)21411個新事件，是臺網(wǎng)目錄的約15倍，它們的M-t圖如圖4a示.采用最大曲率法得到的最小完備震級Mc為1.3(圖3b)，相比于臺網(wǎng)目錄的2.8(圖3a)，地震目錄完備性顯著提升.

檢測結(jié)果表明臺網(wǎng)目錄有較多的遺漏，包含一定的3～4級地震.圖3c是部分遺漏事件在于田臺的波形，它們都有明顯的事件特征，P和S波震相明顯、信噪比高.重新檢測后前震的活動圖像得到了較好的補齊，如2012年M6.3地震前7個月，新發(fā)現(xiàn)了23個地震事件；又如臺網(wǎng)目錄中2014年M5.4震后至M7.3主震之間臺網(wǎng)目錄只記錄到7次事件，而新目錄中出現(xiàn)多達103個地震；此外，我們發(fā)現(xiàn)2020年M4.7前震與M6.4主震之間并非平靜，還存在7次事件，最高震級為2.4.總的來說，新的目錄可以更好地還原前震過程的細節(jié)(圖4a).

圖3 臺網(wǎng)目錄(a)和檢測目錄(b)的震級頻度分布, 紅色實線表示完備震級擬合曲線; (c)臺網(wǎng)目錄中遺漏的部分地震波形

研究區(qū)的背景b值大約為0.7(圖4b)，b值曲線顯示在2012、2014和2020年三次強震事件前均出現(xiàn)b值的顯著降低(低于0.5，降幅大于35%)，臨震前b值又逐漸回升，震后恢復(fù)至正常水平(圖4b).由公式(2)可知，目錄的最小完備震級對b值計算有一定的影響，臺網(wǎng)目錄雖然能夠大致得到b值的變化趨勢(如圖4b)，但結(jié)果的形態(tài)和檢測目錄有顯著差別；特別是主震前的b值變化，如2014和2020年主震前b值的異常幅度和持續(xù)時間，檢測目錄結(jié)果似乎更為可信；因此提高目錄完備性對前震特征研究是有必要的.

圖4 (a) 檢測目錄震級時間分布與累積頻度, 綠色陰影表示b值出現(xiàn)明顯變化的時段; (b) b值隨時間變化曲線，紅實線和藍虛線分別表示檢測目錄和臺網(wǎng)目錄結(jié)果.由于計算窗口地震數(shù)量不滿足計算要求，部分時間沒有b值

震前b值起伏變化在很多強震中都有類似的現(xiàn)象，如2009年L′Aquila地震、2011年Tohoku地震、2016年P(guān)awnee地震以及2019年Ridgecrest地震(Sugan et al., 2014; Tamaribuchi et al., 2018; Walter et al., 2017; Gulia et al., 2020).震前斷層相對閉鎖，應(yīng)力集中并趨同，此時小震占比減小，b值降低；震后斷層破裂、應(yīng)力迅速釋放，從而b值上升(如Tamaribuchi et al., 2018).因此，地震活動和b值都可作為斷層應(yīng)力狀態(tài)的指示器(Walter et al., 2017).

2.2 波形相似性

對大于0級的21411個檢測事件進行了互相關(guān)計算，得到了事件對的互相關(guān)值.三次主震前后一段時間的地震序列互相關(guān)矩陣如圖5f所示，前震序列表現(xiàn)出高相似性，余震序列的相似性較差.2012年的前震序列與2014年和2020年的前震序列之間有較高的互相關(guān)系數(shù)(>0.6)，主要是因為這些強震最初的活躍區(qū)域都在于田臺東南角阿爾金斷裂北側(cè)，有相似的震源參數(shù).

2014年于田M7.3地震前震序列中互相關(guān)系數(shù)大于0.95的事件叢集有5組(圖5a—5d).2020年M6.4前震序列中互相關(guān)系數(shù)大于0.95的有3組，分別出現(xiàn)在1月28日，3月1日和5月2日(圖5e).這些叢集中地震的平均S-P相對到時差約0.01 s，應(yīng)該屬于相似或重復(fù)地震.2014年M5.4前震和M7.3主震之間的相似地震的復(fù)現(xiàn)間隔在1～6 h，活動持續(xù)到主震前5小時，之后進入震前的平靜期.這些相似地震在時間上為主震前活躍，并沒有跨越主震；叢集之間平均S-P相對到時差約0.1 s，空間上是相對集中的.2020年M6.4震前出現(xiàn)的相似地震均為時間間隔只有幾個小時的雙震型(圖5e)，但三組之間波形差異較大，可能處于不同的構(gòu)造環(huán)境.

圖5 (a)—(e)為于田臺記錄的互相關(guān)系數(shù)大于0.95的叢集波形, 藍色和黑色波形分別為模板和新檢測事件; (f) 三次強震序列波形的互相關(guān)系數(shù)矩陣

3 討論

于田地區(qū)臺網(wǎng)稀疏，臺網(wǎng)目錄的地震定位不確定性較大.前人對2014年M7.3地震與2020年M6.4地震序列進行了相對定位研究(如房立華等, 2015; 羅鈞等, 2021)，但是這些結(jié)果主要是針對余震，前震研究較少，而且不同研究得到的地震定位差異較大(如張廣偉等, 2014; 唐明帥等, 2016).本文通過模板檢測和單臺定位，能夠獲得更為完整、而且空間位置有所約束的前震活動圖像.

3.1 2012年M 6.3強震序列的時空遷移

2012年M6.3主震的震源機制解為正斷型(圖1)，單臺定位結(jié)果表明其發(fā)生在南硝爾庫勒盆地東緣的隱伏斷裂上，與前人定位結(jié)果相比(劉建明等, 2016)，兩個結(jié)果相對于于田臺的背方位角相似，但單臺定位結(jié)果到于田臺的震中距更大(圖6d).主震前的地震分布在主震NNE方向硝爾庫勒盆地北側(cè)邊界康西瓦斷裂上，距離于田臺站50～65 km(圖6b,d).由兩組地震構(gòu)成，第一組發(fā)生在震前150～200天，最大震級2.7，第二組發(fā)生于震前50天，最大震級2.3，兩組地震間隔約100天.第二組地震活動結(jié)束后經(jīng)歷了20天的地震平靜后發(fā)生主震(圖6b).整體上地震活動的間隔期縮短，同時地震位置從硝爾庫勒盆地內(nèi)部轉(zhuǎn)移至盆地東南緣構(gòu)造，有顯著的空間轉(zhuǎn)移.但發(fā)生主震的隱伏斷裂上無明顯前震活動.

圖6 2012年M 6.3地震序列距離于田臺的震中距

余震序列的背方位角集中在140～150°(圖6d)，到于田臺的震中距與主震相比減小約15 km(圖6a,c)，說明余震向北部的盆地核部遷移，但余震和主震前的早期地震活動在空間上有較大的差異(圖6c)，它們不是在一條斷裂帶上，這也說明2012年主震的破裂可能沒有交匯到阿爾金和阿什庫斷裂.

3.2 2014年M 7.3強震序列的時空遷移

2014年M7.3地震的前震序列有顯著的階段性遷移現(xiàn)象.早期地震活動散布在阿什庫勒斷裂以南(圖7d)，距離于田臺站的距離分別為75～85 km和45～60 km的兩個區(qū)域(圖7b)，從主震前210天持續(xù)到主震前15天.經(jīng)過15天的平靜期后地震活動轉(zhuǎn)移并集中到南硝爾庫勒斷裂北段，主震前31 h發(fā)生M5.4前震(圖7d)，后續(xù)地震沿南硝爾庫勒斷裂分布，并在主震發(fā)生前5 h再次進入地震平靜期(圖7a)，隨后M7.3主震在阿什庫勒斷裂上成核(圖7d).震后地質(zhì)調(diào)查研究結(jié)果表明南硝爾庫勒和阿什庫勒斷裂上均有地表破裂(如袁兆德等, 2021; 李海兵等, 2015)，我們的結(jié)果說明南硝爾庫勒斷裂北段在震前已經(jīng)沿斷裂自西向東開始活動(圖7d)，主震發(fā)生后地震活動帶繼續(xù)向東擴張.

圖7 2014年M 7.3地震序列距離于田臺的震中距

在前震序列中，我們共找到5組地震相似性高于0.95的地震，按照各組第一個地震的發(fā)震時間排序(如圖7d)，最早的相似地震開始于M5.4震后14 min，持續(xù)到主震前5 h(圖7a)，各組內(nèi)最大事件震級分別為2.3、2.7、1.5、2.2和1.9.以上5組相似地震位于南硝爾庫勒斷裂北段(組3位于阿什庫勒-硝爾庫勒斷裂)，主震東南緣(圖7d)，無明顯的遷移.

3.3 2020年M 6.3強震序列的時空遷移

2020年M6.3地震是一次NNE走向正斷型地震，羅鈞等(2021)結(jié)果顯示主震位于瓊木孜塔格峰附近(圖8d).我們的定位結(jié)果與之不同，本文通過背方位角和震中距計算，認為主震應(yīng)該位于南硝爾庫勒盆地東緣斷裂的南端(圖8d).首先M4.7前震的背方位角約179°(圖8e)，說明起始破裂區(qū)在盆地南緣，另外余震的能量也主要來自于田臺170°方向(圖8d)，因此2020年于田地震序列發(fā)生在南側(cè)的可能性更大.南硝爾庫勒盆地東西兩側(cè)相對的正斷構(gòu)造在盆地南部交匯，也更易造成應(yīng)變累積進而促進地震的發(fā)生.

圖8 2020年M 6.4地震序距離于田臺的震中距

2020年于田M6.4主震前約170天的地震活動分布在距離于田臺50～60 km的硝爾庫勒盆地內(nèi)(圖8c,d)，背方位角小于150°(圖8d).這些事件主要位于2012—2014年余震區(qū)內(nèi)，總體上有向西南遷移的趨勢.震前36min，地震活動轉(zhuǎn)移至南硝爾庫勒盆地，在其西緣產(chǎn)生M4.7前震，后續(xù)地震集中在這一區(qū)域直至主震在盆地東緣成核(圖8).

3.4 于田三次強震的前震模式

于田三次強震的前震過程具有一些相似的模式特征.表現(xiàn)為在主震前半年至一年，b值曲線開始逐漸下降，然后在臨震前抬升(圖4b).這一期間的地震活動分散在主震區(qū)外圍構(gòu)造上(主要為硝爾庫勒盆地周緣斷裂)，震級小、頻度低.臨震前，地震活動強度增加，并集中到主震發(fā)震斷裂的相鄰構(gòu)造上(圖7d,8d)，最終引發(fā)跨斷層的級聯(lián)破裂(如Sieh et al., 1993; Xu et al., 2006; 袁兆德等, 2021).以上現(xiàn)象表明，于田幾次強震的產(chǎn)生是區(qū)域內(nèi)多條斷裂組成的構(gòu)造系統(tǒng)上應(yīng)力的傳遞、轉(zhuǎn)移以及形變局部化的結(jié)果(如Kato and Ben-Zion, 2021).

在2014年于田地震序列中M5.4前震的后續(xù)事件未出現(xiàn)明顯的空間擴散，它們集中在主震南側(cè)的硝爾庫勒斷裂北段，強度逐漸減弱，在主震前5 h幾乎停止(圖7a).這一階段的前震活動特征反映出孕震斷層上應(yīng)力的調(diào)整和累積.單臺互相關(guān)得到的5組高相似性地震叢集，有較短的復(fù)現(xiàn)周期，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是流體活動導(dǎo)致的小尺度無震瞬變(如Huang et al., 2020).前震在空間上的聚集以及波形高一致性現(xiàn)象在海城地震、孟連地震中均有發(fā)現(xiàn)(Chen et al., 1999)，探究其背后的物理機制有助于推動地震預(yù)測理論的發(fā)展.

于田震源區(qū)普遍的前震現(xiàn)象可能與該地區(qū)的構(gòu)造特征有關(guān).巴顏喀拉塊體西邊界的應(yīng)力場呈東西向拉張，可能導(dǎo)致北東向斷裂上摩擦系數(shù)的降低，此外西昆侖至東昆侖一帶的地?zé)崃黧w活動也能夠促進前震的形成.

4 結(jié)論

本文通過對2012以來三個于田強震震源區(qū)進行單臺的波形模板匹配掃描和地震事件的單臺定位，檢測出大量遺漏地震事件(約為臺網(wǎng)地震目錄數(shù)量的15倍，完備震級從M2.8下降為M1.3)，同時有效地約束了這些事件的相對位置，完善了它們的活動圖像.這些工作不僅有利于我們對前震時空演化規(guī)律的研究，也提高了我們對發(fā)震構(gòu)造的認識；如我們認為2020年M6.4地震應(yīng)該發(fā)生在南硝爾庫勒盆地南緣而不是之前普遍定位的瓊木孜塔格峰附近.

于田主震前的地震活動，總體上是比較活躍的，它們的b值隨時間的變化基本表現(xiàn)為長時間(幾個月至1年)的持續(xù)下降，降幅可達35%，在臨震前有明顯的回升，較好地反映震前應(yīng)力的調(diào)整和微破裂的發(fā)生，有一定的前兆預(yù)報意義.它們的時空活動圖像存在外圍向主震位置逐漸遷移的模式；這種現(xiàn)象在2014年M7.3地震前最為明顯，前震的波形相似性高，刻畫出前震在主震發(fā)生區(qū)域外圍的移動、停滯和復(fù)發(fā)，反映了地震成核過程，有助于未來我們對成核機制的深入研究.

青藏高原作為印度—歐亞板塊碰撞的產(chǎn)物，構(gòu)造復(fù)雜，有大量強震活動，是研究地震機理的天然試驗場.然而，這些地區(qū)的地震臺站分布非常稀疏，嚴重地阻礙著這些寶貴震例的地震過程深入研究.本文在于田地區(qū)的初步研究，說明利用新技術(shù)可以較大程度地改善稀疏臺站條件下地震活動圖像的重建，這對于青藏高原或其他觀測條件欠佳的地區(qū)具有一定的參考意義.

致謝感謝新疆地震局陳亮和深圳防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究院王寶柱對本研究的幫助；感謝兩位審稿專家提出的寶貴建議.文中波形模板檢測工作基于中國地震局地震預(yù)測研究所集群系統(tǒng).GMT6(Wessel et al., 2019)被用于文中圖件繪制；GSIMO(Thompson et al., 2016)和ZMAP程序(Wiemer, 2001)分別被用于波形聚類分析和b值計算.